چگونه سیستم حفاظت بانک های خازنی را پیاده سازی کنیم؟

حفاظت بانک خازنی:

حفاظت بانک خازنی و خازن از چه اهمیتی برخوردار است؟  در حالت کلی در هر سطح ولتاژ و در هر ظرفیت و کاربردی که باشند، مستلزم یک سری حفاظت‌های مکانیکی و الکتریکی می‌باشد.

حتی ساده‌ترین خازن‌های فشار ضعیفی که به صورت مستقیم و ثابت در مجتمع‌های مسکونی به شبکه برق متصل می‌شوند در مسیر خود حداقل،  فیوزهای متناسبی را خواهند دید.

حفاظت بانک خازنی فشار ضعیف

بانک خازنی پیش ساخته

• انواع بانک خازنی آماده
• بهترین قیمت بازار تهران
• مشاوره فنی و گارانتی

قیمت بانک خازنی >

ابتدا اگر از یونیت‌های خازنی شروع کنیم، بسته به برند سازنده  حفاظت‌هایی نظیر قطع تحت فشار (که از نشانه‌های آن هم  متورم شدن کپ بالای خازن می‌باشد)، وجود دارد.

در مسیر بعدی شاهد فیلتر حفاظت هارمونیک‌های اضافی جریان و ولتاژ می‌باشیم – فیلتر حذف هارمونیک

کنتاکتور که اصولا وظیفه قطع و وصل پله را دارد در بانک خازنی فشار ضعیف، یونیت‌های خازنی را به واسطه مکانیزم مخصوص که روی آن نصب است، از فشار ناشی از اضافه جریان لحظه استارت INRUSH CURRENT  محفوظ نگه می‌دارد.

در مرحله بعدی بحث فیوزها می‌باشد که با ضریب حدود 2 برابر جریان نامی در مسیر خازن قرار می‌گیرند.

کلید ورودی در بانک‌های خازنی فشار ضعیف که در سه حالت، کلید کمپکت MCCB، کلید هوایی ACB  و کلید فیوز FUSE SWITCH  به کار برده می‌شود اصولا حفاظت اضافه جریان و اتصال کوتاه را عهده دار هستند.

و در نهایت هم رگولاتور بانک خازنی فشار ضعیف – لینک داخلی – عهده دار حفاظت‌های مختلف نظیر  قطع جریان و ولتاژ صفر، آلارم و قطع اضافه جریان هارمونیکی و …. می‌باشد.

استفاده از یک سری حفاظت‌های معمول که در تابلوهای توزیع فشار ضعیف استفاده می‌شوند در بانکهای خازنی هم میتواند دیده شود که اجبار صد در صدی برای این موارد وجود ندارد.

حفاظت بانک‌های خازنی فشار متوسط ( که در واحد های صنعتی به صورت تابلو خازن  و پست‌های فشار قوی که به صورت    OUTDOOR  مورد استفاده هستند )


 حفاظت فیوزی

در حفاظت از خازن‌ها توسط فیوز ها به طور کلی از دو روش فیوز داخلی و فیوز خارجی استفاده می‌شود.

فیوز داخلی

خطاهای واحدهای خازنی عمدتاً از نوع شکست‌های المانی میباشند. با استفاده از فیوز داخلی و تخصیص آن برای هر المان خازنی می‌توان از معیوب‌شدن کامل واحد خازنی در مواقع شکست عایقی در المان خازنی جلوگیری نمود. بطوریکه در صورت بروز عیب، تنها المان مربوطه از مدار جداشده و خازن به‌کار خود ادامه می‌دهد.

 فیوز خارجی

فیوز خارجی عموماً درمواقعی که شکست عایقی در واحد خازنی بوجود می‌آید عمل می‌کند. در انتخاب این نوع فیوزها، مبنا به حداقل رساندن احتمال ترکیدن محفظه خازنی واحد معیوب می‌باشد.

انتخاب نوع حفاظت فیوزی خازن‌ها براساس ظرفیت و ولتاژ سیستم و خازن‌های دردسترس انجام می‌گیرد. واحدهای خازنی مجهز به فیوز داخلی برای ولتاژهای بالاتر از 9 کیلوولت قابل ساخت است. درصورت استفاده از چنین واحدهایی، جهت حصول به ولتاژ سیستم باید از ترکیب سری آنها استفاده نمود. برای سیستم 20 کیلوولت که ولتاژ فاز به زمین آن 11.547 کیلوولت می‌باشد باید دو واحد خازنی مجهز به فیوز داخلی با ولتاژ نامی5.7735 کیلوولت باهم سری گردد. در سیستم 33 کیلوولت با ولتاژ فاز به زمین 19.05 کیلوولت می‌توان از سه واحد خازنی با ولتاژ نامی 6.35 کیلوولت و یا 4 واحد خازنی با ولتاژ نامی 4.76 کیلوولت بصورت سری استفاده نمود. درمورد انتخاب واحدهای خازنی مجهز به فیوز داخلی باید این نکته مدنظر قرارگیرد که این واحدها برای ظرفیت‌های کمتر از 200 کیلووار قابل ساخت نمی‌باشد و درصورت استفاده، عملکرد صحیح آنها قابل تضمین نیست. لذا درصورت ضرورت استفاده از بانکهای خازنی که از واحدهای خازنی با ظرفیت‌های 100،50 و یا 150 کیلوواری تشکیل شده‌اند، باید آنها را به فیوز خارجی مجهز نمود.

از طرف دیگر اگر از واحدهای خازنی با ولتاژهای نامی 11.547 و 19.05 استفاده شود، باید بانک خازنی را به فیوز خارجی مجهز نمود. حداقل جریان نامی قابل قبول برای این فیوزها 1.35 تا 1.65 برابر جریان نامی خازن است. در استاندارد IEC شماره 60549 جریان نامی فیوز حداقل 1.43 برابر جریان نامی خازن تعیین شده است که بین دو مقدار ذکرشده یعنی 1.35 و 1.65 قراردارد.

به منظور اجتناب از عملکرد نابجای خازن دراثر گذراهای کلیدزنی و پاسخ‌های مکانیکی، جریان نامی فیوز بزرگتر از 1.65 برابر جریان نامی خازن نیز انتخاب می‌گردد. بعنوان مثال خازن‌های ولتاژ بالا ممکن است نیاز به تنها یک فیوز 2 آمپری داشته باشند اما به دلیل پایداری مکانیکی از فیوز 5 آمپر استفاده گردد.

حفاظت رله‌ای بانک های خازنی

بانکهای خازنی درمقابل اضافه ولتاژ و اضافه جریان بوسیله رله‌های حفاظتی که عملکرد آنها منجر به آلارم یا ارسال فرمان به کلید می‌شود، حفاظت می‌گردند. خازن‌های فشارقوی باید دربرابر اضافه جریان‌های گذرا و دائم و اضافه ولتاژهای ناشی از شبکه و نیز ناشی از عدم تعادل فاز در مجموعه خازنی حفاظت شوند. لذا حفاظت‌های زیر باید برای بانکهای خازنی فراهم گردد:

• حفاظت جریان زیاد / اضافه جریان
• حفاظت جریان زمین
• حفاظت اضافه ولتاژ
• حفاظت ولتاژ صفر
• حفاظت عدم تعادل بانک خازنی
• حفاظت عدم تعادل در فازها

برای بانک‌های بطور مؤثر زمین‌شده، حفاظت معمولاً  با یک ترانس جریان و رله آن در هر فاز آرایش‌بندی می‌شود. اگر بانک زمین‌نشده باشد، حفاظت در دو فاز از سه فاز کفایت می‌کند.

برای حفاظت بانک‌های خازنی کوچک (کمتر از 10 مگاوار)، که جریان‌های هجومی در آن مدت زمان کوتاهی حضور دارند می‌توان از یک رله مشترک برای حفاظت اضافه بار وحفاظت اتصال کوتاه استفاده نمود.

درصورت بوجودآمدن جریان‌های بالای هجومی ناشی از کلیدزنی بانک‌های منفرد بزرگ یا حاصل از کلیدزنی بانک‌های موازی، باید رله‌های اضافه‌بار و حفاظت اتصال کوتاه به طور مجزا مورد استفاده قرار گیرند. در حفاظت اتصال کوتاه به منظور اجتناب از فرمان نادرست رله در حالت کلیدزنی، تنظیم جریان رله باید مقدار بالایی انتخاب شود. درحالتی که از حفاظت اتصال کوتاه جداگانه استفاده شده و یا  اگر بانک زمین نشده باشد، برای حفاظت آنی بانک خازنی ممکن است جریان خطای فاز به فاز کافی نباشد. به‌هرحال حفاظت عدم تعادل همواره این نوع از خطا را با یک تأخیر زمانی قابل قبول تشخیص خواهد داد.

دقت رله‌های بکاررفته برای حفاظت اضافه‌بار باید در رنج فرکانس 50 هرتز تا 1000 هرتز معتبر باشد. نسبت تنظیم مجدد باید حداقل 95% باشد.

  رله اضافه ولتاژ بانک‌های خازنی

ولتاژ نامی متناوب این رله‌ها برابر باولتاژ نامی ثانویه ترانسفورماتورهای ولتاژ یعنی 100 یا 110 ولت و ولتاژ نامی DC آنها برابر با ولتاژ تغذیه کمکی یعنی 110 یا 125 ولت می‌باشد.

این رله بین دوفاز بسته می‌شود. خازن باید در برابر اضافه ولتاژ کوتاه‌مدت تا 1.15 برابر ولتاژ نامی پایدار بوده و اضافه ولتاژ 10 درصد را بطور پیوسته برای مدت 12 ساعت تحمل نماید. لذا حفاظت اضافه ولتاژ باید دارای مشخصه معکوس زمانی باشد.

رله جریانی بانک‌های خازنی

ولتاژ نامی DC این رله‌ها برابر با ولتاژ تغذیه کمکی پست فشارقوی یعنی 110 یا 125 ولت بوده و جریان نامی AC آنها معادل جریان نامی ثانویه ترانسفورماتورهای جریان یعنی 5 آمپر می‌باشد. استفاده از دو رله جریان زیاد در دو فاز جهت حفاظت جریان زیاد کفایت می‌کند.

محدوده تنظیم جریان معکوس زمانی رله‌های جریانی از0.5 تا 2.5 برابر جریان نامی و محدوده تنظیم جریان لحظه‌ای آنها از سه برابر جریان تنظیم‌شده به بالا می‌باشد.

رله عدم تعادل بانک‌های خازنی

رله عدم تعادل می‌تواند نوع ولتاژی یا جریانی و یک مرحله‌ای یا دومرحله‌ای باشد. اگر آرایش خازن‌ها ستاره تکی باشد، رله عدم تعادل مورداستفاده باید از نوع ولتاژی باشد. اگر آرایش خازن‌ها بصورت ستاره دوگانه باشد، رله عدم تعادل باید ازنوع جریانی باشد.

درصورتیکه واحدهای خازنی مجهز به فیوز داخلی باشند، رله عدم تعادل باید دومرحله‌ای انتخاب شود، و چنانچه این واحدها دارای فیوز خارجی باشند، رله عدم تعادل یک مرحله‌ای کفایت می‌کند.

برای کسب اطلاعات  بیشتر در این زمینه استاندارد IEEE Std C37 .99-2000 را بخوانید.

همچنین بخوانید :

چگونه برای اصلاح ضریب توان بانک خازنی طراحی کنیم؟